Wie groß ist das Molverhältnis bei einer chemischen Reaktion?

Bei einer chemischen Reaktion bezieht sich das Molverhältnis auf das Verhältnis der Molzahl einer Substanz zur Molzahl einer anderen . Eine chemische Reaktion kann ein oder mehrere Molverhältnisse aufweisen, je nachdem, wie viele Chemikalien beteiligt sind. Diese molaren Beziehungen basieren auf der ausgeglichenen chemischen Gleichung und können für jedes beteiligte Stoffpaar geschrieben werden, seien es Reaktanten oder Produkte.

In allen Fällen, in denen Molverhältnisse verwendet werden müssen, besteht der erste Schritt immer darin, die chemische Gleichung für die betreffende Reaktion zu schreiben und anzupassen. Dies liegt daran, dass die Molverhältnisse direkt aus den stöchiometrischen Koeffizienten der ausgeglichenen chemischen Gleichung erhalten werden.

Nützlichkeit von Molverhältnissen

Molverhältnisse werden in der Chemie und insbesondere in der Stöchiometrie verwendet, um die Anzahl der Mole einer Substanz in die Mole einer anderen Substanz umzuwandeln. Mit anderen Worten, die Molverhältnisse dienen als Umrechnungsfaktoren zwischen den Molen der verschiedenen Spezies, die an einer chemischen Reaktion beteiligt sind .

Jedes Molverhältnis kann auf zwei verschiedene Arten geschrieben werden, je nachdem, welche der beiden Substanzen zuerst genannt wird, aber beide Verhältnisse stellen genau dasselbe dar.

Wenn zum Beispiel gesagt wird, dass bei der Verbrennungsreaktion von Butan Butan und Sauerstoff in einem Molverhältnis von 1:4 reagieren (lesen Sie eins zu vier), bedeutet dies, dass 1 Mol Butan pro 4 Mol Sauerstoff reagiert. Dieselbe Beziehung kann auch umgekehrt angegeben werden, indem angegeben wird, dass Sauerstoff und Butan in einem Molverhältnis von 4:1 reagieren. Die Bedeutung ist in diesem Fall genau die gleiche wie im vorherigen: dass für jeweils 4 Mol Sauerstoff 1 Mol Butan reagiert.

Molverhältnisse und signifikante Zahlen

Ein wichtiger Punkt, der bei der Verwendung von Molverhältnissen in stöchiometrischen Berechnungen zu berücksichtigen ist, ist die Anzahl der signifikanten Zahlen, die sie haben.

Da diese Molverhältnisse aus den stöchiometrischen Koeffizienten der passenden chemischen Reaktion erhalten werden und diese ganze Zahlen sind, werden die in den Molverhältnissen verwendeten Zahlen ebenfalls als ganze Zahlen betrachtet.

Es sollte daran erinnert werden, dass diese Art von Zahlen eine unendliche Anzahl von signifikanten Stellen hat, so dass Molverhältnisse, wenn sie in irgendeiner Berechnung verwendet werden, keinen Einfluss auf die endgültige Anzahl von Stellen haben, auf die das Ergebnis gerundet werden muss.

Beispiele für die Verwendung von Molverhältnissen

Nachfolgend finden Sie einige Beispiele für die Verwendung von Molverhältnissen zur Lösung verschiedener Arten von Problemen im Zusammenhang mit chemischen Reaktionen.

Fall 1: Molverhältnis zwischen zwei Reaktanten

Problem: Angenommen, Sie sollen bei der Verbrennungsreaktion von Ethan (C ₂ H ₆ ) bestimmen, wie viele Mol Sauerstoffgas (O ₂ ) mit 3,75 Mol Ethan reagieren.

Lösung: Da es darum geht, die Molzahl eines Stoffes aus der Molzahl eines anderen zu berechnen , wobei beide durch eine chemische Reaktion ( Verbrennung ) in Beziehung stehen, lässt sich dieses Problem mit dem Verhältnis molar between leicht lösen Ethan und Sauerstoff. Dazu sind nur drei einfache Schritte erforderlich:

Schritt 1: Schreiben Sie die ausgeglichene chemische Gleichung

Da es sich um die Verbrennungsreaktion von Ethan handelt, schreiben wir die Gleichung, in der Ethan mit Sauerstoff reagiert, um Kohlendioxid und Wasser zu erzeugen:

oder nur ganze Zahlen verwenden:

Schritt 2: Schreiben Sie das relevante Molverhältnis auf

Da das interessierende Molverhältnis das Verhältnis von Ethan zu Sauerstoff ist und ihre jeweiligen Koeffizienten 2 und 7 sind, beträgt das Molverhältnis von Ethan zu Sauerstoff 2:7. Dies kann auch in Form einer mathematischen Gleichung geschrieben werden:

Die Gleichheit auf der rechten Seite zeigt, dass zwei beliebige Brüche gleich 1 sind, sodass sie bei Bedarf als Umrechnungsfaktoren für Einheiten verwendet werden können.

Schritt 3: Verwenden Sie das Molverhältnis als Umrechnungsfaktor

Nachdem Sie nun die beiden Umrechnungsfaktoren zwischen Ethan und Sauerstoff für die Verbrennungsreaktion des ersteren haben, kann einer davon verwendet werden, um die Lösung des Problems zu erhalten. Welche verwendet wird, hängt davon ab, was angefordert wird und welche Daten verfügbar sind. In diesem Fall wird die Anzahl der Mol Sauerstoff angefordert und die Anzahl der Mol Ethan angegeben, sodass der zweite Umrechnungsfaktor verwendet wird:

Um also 3,75 Mol Ethan vollständig zu verbrennen, werden 13,1 Mol molekularer Sauerstoff benötigt.

Fall 2: Molverhältnis zwischen Reaktanten und Produkten

Aufgabe: Geben Sie für die unten gezeigte Dynamit-Explosionsreaktion das Molverhältnis zwischen Nitroglycerin (C ₃ H ₅ N ₃ O ₉ ) und jedem der Produkte an.

Lösung: Wie man sieht, ist die vorherige Gleichung nicht ausgeglichen, also besteht der erste Schritt darin, sie auszugleichen. Sobald dies geschehen ist, wird jede molare Beziehung zwischen dem Reaktanten und den vier Reaktionsprodukten direkt geschrieben. Die angepasste Reaktion lautet:

Jetzt können alle Molverhältnisse geschrieben werden:

• Das Verhältnis zwischen Nitroglycerin und Stickstoff (N ₂ ) beträgt 4:6 oder 2:3, was bedeutet, dass für jeweils 2 Mol Nitroglycerin, das zersetzt wird, 3 Mol Stickstoff produziert werden.
• Das Verhältnis von Nitroglycerin zu Kohlendioxid (CO ₂ ) beträgt 4:12 oder 1:3, was bedeutet, dass für je 2 Mol Nitroglycerin, das abgebaut wird, 3 Mol Kohlendioxid entstehen.
• Das Verhältnis zwischen Nitroglycerin und Sauerstoff (O ₂ ) beträgt 4:1, was bedeutet, dass pro 4 Mol Nitroglycerin, das zerfällt, 1 Mol Sauerstoff entsteht.
• Das Verhältnis von Nitroglycerin zu Wasser (H ₂ O) beträgt 4:10 bzw. 2:5, was bedeutet, dass pro 2 Mol Nitroglycerin, das abgebaut wird, 5 Mol Wasser entstehen.

Verweise

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